با توجه بیشتر و بیشتر مردم به نگرانی های مرتبط با سلامت، زمینه تشخیص آزمایشگاهی (IVD) به سرعت در حال توسعه است. به طور خاص، ظهور COVID-19 گسترش بازار IVD را تسریع کرده است. در حال حاضر، RT-qPCR به طور گسترده در توسعه محصولات معرف های تشخیصی IVD استفاده شده است، اما معرف های تشخیص مایع RT-qPCR هزینه حمل و نقل بالا، عملکرد ناپایدار و ماندگاری کوتاه دارند. معرف های خشک کردن می توانند کاستی های معرف های تشخیصی مایع RT-qPCR را کاملاً دور بزنند. پس چگونه باید معرف های خشک کن ساخته شوند؟ چگونه روش تولید را انتخاب کنیم؟

1. معرف های خشک کننده چیست؟

2. خشک کردن هوا چیست؟

3. لیوفیلیزاسیون چیست؟

4. تفاوت بین لیوفیلیزاسیون و خشک کردن هوا چیست؟

5. محصولات مرتبط و عملکرد

1. معرف های خشک کننده چیست؟

معرف های خشک کن معرف هایی هستند که پس از خشک شدن و آبگیری نمونه به دست می آیند. معرف های خشک کن ممکن است در دمای اتاق تحویل داده شوند و نیازی به حمل و نقل زنجیره سرد ندارند. می تواند از انجماد و ذوب مکرر معرف ها جلوگیری کند تا بر عملکرد و ماندگاری معرف ها تأثیر بگذارد و هزینه حمل و نقل را تا حد زیادی کاهش دهد. استفاده از آن نه تنها برای مردم آسان است، بلکه تقاضای اپراتورها را نیز کاهش می دهد. صنعت تشخیص مولکولی در درجه اول به معرف های خشک کردن علاقه مند است زیرا ممکن است در دمای اتاق حمل و نگهداری شوند. در حال حاضر دو روش خشک کردن به طور گسترده استفاده می شود: لیوفیلیزاسیون و خشک کردن هوا. فناوری خشک کردن هوا ارزان تر است، در حالی که فناوری لیوفیلیزاسیون محبوب ترین است، که هر دو مزایای خود را دارند. دو روش تولید معرف های خشک کردن وجود دارد: خشک کردن با هوا و لیوفیلیزاسیون. آنها چه هستند و چگونه باید انتخاب کرد؟

2. خشک کردن هوا چیست؟

خشک کردن با هوا یک تکنیک خشک کردن است که می تواند برای تهیه معرف های خشک کن استفاده شود. خشک کردن هوا به سه فرآیند تقسیم می شود: خشک کردن هوای طبیعی، خشک کردن هوای گرم و خشک کردن هوای تقلیدی. در فرآیند تولید صنعتی، برای اطمینان از ثبات کیفیت و خروجی محصول، معرف اغلب با خشک کردن هوای گرم خشک می شود. برای معرف های تشخیصی IVD، معمولاً از یک اجاق دقیق با عملکرد دمنده یا خلاء برای خشک کردن مایع در دمای بالاتر از دمای اتاق استفاده می شود (خشک کردن در دمای 50 درجه سانتی گراد به مدت 80 دقیقه)، مایع در هوا خشک می شود و به یک ماده خشک چسبناک تبدیل می شود. فرآیند خاص در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1. خشک کردن هوای داغ

کلید خشک کردن معرف های مولکولی مایع نه تنها اطمینان از اینکه آنزیم می تواند به سرعت پس از خشک شدن هیدراته شود، بلکه اطمینان از اینکه ثبات، حساسیت و ویژگی معرف های خشک شده تحت تأثیر قرار نمی گیرد، است. خشک کردن هوا فقط به یک اجاق دقیق نیاز دارد. در مقایسه با لیوفیلیزاسیون، تجهیزات ارزان تر و مصرف انرژی کمتر است، بنابراین هزینه معرف ها کمتر است. علاوه بر این، فرآیند خشک کردن در هوا ساده است و زمان خشک کردن کوتاهتر است (در عرض 2 ساعت). خشک کردن هوا هم مزایا و هم معایب دارد. در طی فرآیند خشک کردن در هوا، اجزای مختلف از جمله آنزیم ها با تبخیر آب از بین می روند. نه تنها این، بلکه محلول واکنش و اجزای آن نیز با دمای بالای 50 درجه سانتیگراد آسیب می بینند. برخی از اجزا نیز راحت‌تر اکسید می‌شوند، بنابراین ماندگاری معرف‌های خشک‌شده در هوا کوتاه‌تر خواهد بود. علاوه بر این، معرف خشک کردن هوا دارای ویسکوزیته قوی است و به راحتی روی دیوار آویزان می شود و قابلیت آبرسانی ضعیفی دارد.لیوفیلیزاسیون می تواند کاستی های خشک شدن هوا را جبران کند.

3. لیوفیلیزاسیون چیست؟

متفاوت از خشک کردن هوا، لیوفیلیزاسیون یک فناوری خشک کردن ویژه است که اصل اساسی آن بر اساس تغییر سه فاز آب است. سه فاز آب جامد، مایع و گاز هستند و این سه فاز می توانند همزیستی داشته باشند و یکدیگر را تغییر دهند. هنگامی که فشار بیشتر از 610.75 Pa است، با افزایش دما، یخ به آب تبدیل شده و آب تبخیر شده و به بخار تبدیل می‌شود. هنگامی که فشار کمتر از 610.75 Pa است، یخ مستقیماً با حرارت دادن به بخار آب تصعید می‌شود. به طور خاص همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. لیوفیلیزاسیون از اصل انتقال فاز آب استفاده می کند. ابتدا معرف های مایع تا 30- تا 40 درجه سانتیگراد منجمد می شوند، به طوری که بیشتر رطوبت موجود در مواد به یخ تبدیل می شود. یخ در خلاء بالاتر به بخار آب تصعید می‌شود و منبع گرمایی با دمای پایین فراهم می‌کند. بخار آب توسط یک کندانسور در سیستم خلاء متراکم می شود به طوری که مواد دیگر در یخ باقی می ماند و در نتیجه محصولات خشک به دست می آید.

شکل 2. نمودار فاز برای آب

بنابراین اشکال اصلی معرف های لیوفیلیزه کدامند؟ معرف های لیوفیلیزه IVD عمدتاً به سه شکل تقسیم می شوند: لیوفیلیزاسیون بطری پنی سیلین، لیوفیلیزاسیون درجا و میکروسفر لیوفیلیزه. سه فرمولاسیون لیوفیلیزه در شکل 3 نشان داده شده است. اشکال مختلف مزایا و معایب خود را دارند. لیوفیلیزاسیون بطری پنی سیلین صنعتی ترین شکل است. نه تنها دارای خطوط تولید تمام اتوماتیک است، بلکه دارای فرآیند تایید و کنترل ریسک کامل است. این فرآیند ساده ترین و بالغ ترین است. عیب آن این است که هزینه بطری پنی سیلین بالا است و مقدار پر کردن آن نباید خیلی کم باشد. با این حال، مقدار هر معرف IVD بسیار کم است، بنابراین باید برای چندین وعده پر شود یا چندین بار در یک زمان استفاده شود. اگر تمام نشده باشد، باید جداگانه ذخیره شود و راحتی آن کم است.

لیوفیلیزاسیون درجا به این معنی است که تمام اجزای معرف به طور مستقیم در کیت خشک می شوند که استفاده راحت تر است. با این حال، توزیع سرما و گرما در لیوفیلیزر بایاس است و محل قرارگیری کیت ها نیز متفاوت است، بنابراین کنترل قوام دسته ها دشوار است. علاوه بر این، میزان استفاده از لیوفیلیزرهای درجا بسیار پایین است، بنابراین هزینه استهلاک بالا است. اگر مقدار زیادی لیوفیلیزاسیون درجا انجام شود، پودرهای لیوفیلیزه به صورت متقاطع آلوده می شوند.

شکل 3. شکل معرف های لیوفیلیزه

میکروسفر لیوفیلیزه می تواند به کمیت دقیق، تک نفره و تکی دست یابد، محصول برای استفاده راحت تر است. همچنین می‌توان آن را با فرآیند خاصی درمان کرد تا از جذب رطوبت جلوگیری کند، به ذخیره‌سازی در دمای اتاق برسد و چندین نقطه درد را به طور همزمان برطرف کند. نقطه ضعف آن این است که توسعه فناوری میکروسفر لیوفیلیزه دشوار است و نیاز به کنترل فرآیند زیاد است. معرف های لیوفیلیزه باید با توجه به صحنه های کاربرد بهترین فرم را انتخاب کنند. میکروسفر لیوفیلیزه دارای مزایای منحصر به فردی است و برای انواع صحنه های کاربردی مناسب است که در بازار امیدوارتر هستند.

4. تفاوت بین لیوفیلیزاسیون و خشک کردن هوا چیست؟

فرآیند منحصر به فرد لیوفیلیزاسیون مزایای منحصر به فرد آن را تعیین می کند. در مقایسه با خشک کردن با هوا، لیوفیلیزاسیون از بسیاری جهات نسبت به خشک کردن با هوا برتری دارد. مزایای لیوفیلیزاسیون به شرح زیر است:

لیوفیلیزاسیون در دمای پایین انجام می شود، بنابراین آنزیم دناتوره نمی شود یا فعالیت بیولوژیکی را از دست نمی دهد و فعالیت بیولوژیکی کامل می شود.از آنجایی که خشک کردن در حالت یخ زده انجام می شود، حجم معرف های خشک کن تقریباً بدون تغییر است و ساختار اصلی بدون انقباض حفظ می شود. هنگام خشک کردن در دمای پایین، از دست دادن برخی از اجزای فرار در معرف های خشک کن بسیار کم است که برای خشک کردن معرف مناسب است. نمک های معدنی در طول خشک شدن روی سطح مواد رسوب نمی کنند و از سخت شدن سطحی مواد جلوگیری می کنند. ماده خشک شده شل و متخلخل است، پس از افزودن آب به سرعت و به طور کامل حل می شود و تقریباً بلافاصله به حالت اولیه خود باز می گردد. از آنجایی که خشک کردن تحت خلاء با اکسیژن بسیار کم انجام می شود، برخی از مواد به راحتی قابل اکسید شدن محافظت می شوند. خشک کردن می تواند بیش از 95% تا 99% رطوبت را از بین ببرد به طوری که محصولات خشک شده را می توان برای مدت طولانی بدون خراب شدن نگهداری کرد.

تفاوت اصلی بین لیوفیلیزاسیون و خشک کردن هوا به شرح زیر است:

جدول 1. تفاوت بین لیوفیلیزاسیون و خشک کردن هوا

اگرچه معرف‌های لیوفیلیزه هزینه بیشتری دارند و زمان بیشتری می‌برند، اما معرف‌های تولید شده توسط لیوفیلیزاسیون پایدارتر و استفاده آسان‌تر هستند، که دقیقاً مطابق با جهت توسعه معرف‌های تشخیصی است. بنابراین، از زمان ظهور این فناوری، محبوبیت آن بیشتر و بیشتر شده است. به طور گسترده ای در زمینه های مختلف مانند تشخیص بیماری، تشخیص ویروس و پاتوژن، تشخیص ایمنی مواد غذایی، تشخیص حیوانات و تشخیص محیطی استفاده شده است.

5. محصولات مرتبط و عملکرد

مواد اولیه در معرف های تشخیصی IVD کلید اصلی هستند.مواد غیر منجمد خشک شده را نمی توان مستقیماً از مواد یخ زده جدا کرد و هر جزء نیاز به غربالگری و رفع اشکال دارد. بنابراین، Yeasen Biotechnology به طور مستمر در حال افزایش سرمایه گذاری در این زمینه است و تلاش می کند تا مواد اولیه لیوفیلیزه با کیفیت و پایدار را به مشتریان ارائه دهد که به سرعت روانه بازار می شوند.

محصولات مرتبطی که Yeasen می تواند ارائه دهد در جدول 2 نشان داده شده است:

جدول 2. فهرست محصولات

کیت Hieff Unicon® V Lyo-nCoV Multiplex One Step RT-qPCR (با MgCl2) (Cat#13775) یک معرف تشخیصی مایع بدون گلیسرول، سازگار با لیوفیلیزاسیون (لیو آماده). این محصول یک انتخاب ایده آل برای توسعه مالتی پلکس RT-qPCR است که پایداری در دمای اتاق دارد و می تواند در دمای اتاق حمل و نگهداری شود.

عملکرد: الگوی شبه ویروس با استفاده از معرف های مایع (قرمز) و 13775 معرف لیوفیلیزه (بنفش) با RT-qPCR متعدد تکثیر شد. نمودار سمت چپ کانال FAM و سمت راست کانال VIC است. نتایج نشان داد که فعالیت معرف های 13775 پس از لیوفیلیزاسیون دست نخورده بوده و همچنان قابلیت واکنش چندگانه با کارایی بالایی دارد. به طور خاص همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است.

شکل 4. عملکرد محصول 13775 پس از لیوفیلیزاسیون

13775 معرف لیوفیلیز شده در دمای 37 درجه سانتی گراد (سبز) و 20- درجه سانتی گراد (آبی) به مدت 21 روز برای آزمایش های تقویتی RT-qPCR متعدد قرار داده شد. نمودار سمت چپ کانال FAM و سمت راست کانال VIC است. نتایج نشان داد که معرف لیوفیلیزه پس از قرار گرفتن در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 21 روز همچنان دارای اثر تقویت خوبی است. به طور خاص همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5. پایداری حرارتی معرف لیوفیلیزه 13775-37 درجه سانتیگراد به مدت 21 روز.

6.راهنمای انتخاب محصول

فرآیند	توضیحات	نام محصول	SKU
پردازش نمونه	هضم پروتئین	پروتئیناز K	10401ES
	استخراج RNA	DNase نوترکیب I (بدون RNase)	10325ES
	مهار RNase	مهارکننده RNase موش (40 U/μL)	10603ES
رونویسی معکوس	مناسب برای RT-qPCR	Hifair V Reverse Transcriptase (200U/μL)	11300ES
		Hifair V Reverse Transcriptase (600U/μL) GlyceroL-free	11301ES
تقویت PCR	DNA پلیمراز شروع داغ	Hieff UNICON Hotstart E-Taq DNA Polymerase	10726ES

در مورد خواندن:

محلول مواد خام تشخیص نوکلئیک اسید COVID-19: سریع، خشک شده در انجماد

راه حل کلی Yeasen Biology برای تشخیص ویروس تب خوکی آفریقایی

ویروس تب خوکی آفریقایی - محلول qPCR ترکیب اصلی/تقویت مستقیم